Ультразвуковой прайминг и проращивание

• Ультразвуковой прайминг семян – полезный метод предпосевной обработки для насыщения семян водой и питательными веществами и стимулирования прорастания.
• Обработка ультразвуком – эффективный метод выведения семян из состояния покоя и улучшения характеристик прорастания.
• Ультразвуковое оборудование Hielscher позволяет точно управлять обработкой для получения надёжных результатов прорастания и прайминга семян.

Ультразвуковой прайминг, прорастание и проращивание семян

Ультразвуковой прайминг семян – это процесс обработки семян ультразвуковыми волнами с частотой около 20 kHz в воде или других подходящих питательных растворах для улучшения прорастания и роста на ранних стадиях. Быстрое прорастание и появление всходов – критически важные факторы успешного укоренения растений и формирования посевов. Прерывание состояния покоя и стимулирование прорастания важны для размножения растений и раннего получения сеянцев. Обработка семян ультразвуком в воде, питательном растворе или растворе осмотически активного вещества повышает всхожесть и скорость прорастания и обеспечивает более высокий процент проросших семян по сравнению с необработанными семенами.

Чечевица, обработанная ультразвуком (40Ws/g с помощью UP200St), в сравнении с чечевицей, не обработанной ультразвуком: обработанная ультразвуком чечевица демонстрирует более высокую всхожесть и более длинные побеги.

Преимущества ультразвукового прайминга семян

Интенсивный ультразвук с частотой около 20kHz оказывает значительное воздействие на семенную оболочку, а также на массоперенос и внутриклеточные процессы. Ниже подробно описаны основные эффекты обработки семян ультразвуком и связанные с ними преимущества.

• Повышение всхожести: Ультразвуковой прайминг может повышать всхожесть семян, выводя их из состояния покоя, увеличивая поглощение воды и активируя ферменты, способствующие росту семян, поскольку обработка ультразвуком может активировать внутри семени ферменты, отвечающие за расщепление запасённых питательных веществ и запуск прорастания.
• Увеличение поглощения воды: Обработка ультразвуком может перфорировать семенную оболочку и клеточные стенки, благодаря чему впоследствии повышается проницаемость семени для воды и улучшается поглощение воды и питательных веществ. Это даёт семенам, прошедшим прайминг, преимущество, особенно в сухой или обеднённой питательными веществами почве.
• Ускоренное появление всходов: Ультразвуковая обработка при прайминге семян может сократить время до появления всходов из почвы, что может быть особенно полезно, когда требуется быстрое формирование посевов. Разрушая семенную оболочку и улучшая её проницаемость для воды, способствуя набуханию и прорастанию семян, ультразвук может прерывать состояние покоя семян.
• Улучшение роста сеянцев: Ультразвуковой прайминг семян может стимулировать рост сеянцев, способствуя развитию корней, стеблей и листьев. Это может приводить к получению более крепких и здоровых растений с более высокой урожайностью.
• Повышение устойчивости сеянцев к стрессу: Ультразвуковой прайминг семян повышает способность сеянцев противостоять стрессовым факторам окружающей среды, таким как засуха, засоление и высокие температуры.
• Снижение гибели сеянцев: Ультразвуковой прайминг семян может снижать долю погибающих сеянцев, способствуя равномерному прорастанию и росту на ранних стадиях, что может помочь предотвратить потери сеянцев из-за неравномерного появления всходов или слабого роста.

Благодаря этим положительным эффектам прайминг и прорастание семян, стимулируемые ультразвуком, повышают качество и объём урожая, обеспечивая более успешное прорастание, снижая производственные затраты и повышая устойчивость сельского хозяйства.

Изображения семян Arabidopsis, полученные методом сканирующей электронной микроскопии (СЭМ).
a–c Семя, обработанное ультразвуком при 24°C в течение 30sec.
d, e сухое семя, f, g семя, помещённое в воду на 4 дня при 4°C,
h, i, проросшие семена.
Изображения и исследование: ©Lopez-Ribera et al. 2017

Ультразвуковой прайминг

Прайминг семян в растворах осмотически активных веществ, таких как маннитол и полиэтиленгликоль (осмопрайминг), в солевых растворах (например, CaCl₂, NaCl или CaSO₄) (галопрайминг) и в воде (гидропрайминг) можно легко улучшить применением ультразвуковых волн. Фрагментация и перфорация оболочки, а также увеличение размера пор семян под воздействием ультразвука повышают способность семян и зёрен удерживать воду и питательные вещества, улучшая гидратацию. Обработка ультразвуком улучшает массоперенос между семенем и окружающим раствором, в результате чего увеличивается поглощение раствора (то есть воды, питательных веществ и т. д.) семенем. Прайминг с применением ультразвука – экономичный, простой и безопасный метод повышения способности семян к осмотической адаптации и улучшения прорастания семян, приживаемости сеянцев и продуктивности сельскохозяйственных культур в стрессовых условиях.
Кроме того, обработка ультразвуком вызывает модификацию эндосперма, например разрушение крахмала под воздействием ультразвука, что повышает скорость катализируемых ферментами реакций гидролиза внутри семян. Повышение активности ферментов и усиление гидролиза в результате ультразвуковой обработки ускоряют прорастание и рост зародыша.
Узнайте больше об ультразвуковом прайминге здесь!
Узнайте, как обработка ультразвуком улучшает производство рулонного газона!

Ультразвуковые аппараты для прайминга и прорастания семян

Hielscher Ultrasonics поставляет ультразвуковое оборудование для улучшения прайминга семян, включая гидропрайминг, осмопрайминг и галопрайминг. Компактные ультразвуковые аппараты для исследований, разработок и лабораторной работы позволяют тестировать и определять оптимальные параметры ультразвукового процесса, тогда как ультразвуковое оборудование промышленного класса используется для крупномасштабной обработки семян, поступающих в продажу, посредством удобного и высокоэффективного ультразвукового прайминга в потоке.
Для улучшения прорастания семян посредством обработки ультразвуком требуются ультразвуковые системы с возможностью точного управления и регулировки. Поскольку ультразвуковые волны используются для стимулирования физиологической активности растительных клеток, интенсивность обработки ультразвуком необходимо адаптировать к конкретному виду семян и сорту. Ультразвуковые системы Hielscher можно настроить на небольшие амплитуды, обеспечивающие кавитацию и/или колебания, необходимые для прайминга семян с целью оптимального прорастания и силы роста. Обработку семян можно проводить как в периодическом режиме, так и в режиме непрерывного потока. Широкий ассортимент принадлежностей позволяет легко интегрировать ультразвуковую обработку в существующие производственные помещения.
Ультразвуковые системы Hielscher повышают потенциал активного развития сеянцев после посева.

Литература/источники

• Yaldagard M.; Reza Mortazavi S.A.; Tabatabaie F. (2008): Применение ультразвуковых волн в качестве метода прайминга для ускорения и улучшения прорастания семян ячменя: оптимизация метода с использованием подхода Тагути. Journal of The Institute for Brewing Vol. 114, Issue1, 2008. 14–21.
• Godlewska, K.; Biesiada, A.; Michalak, I.; Pacyga, P. (2020): Влияние растительных экстрактов, полученных посредством экстракции с применением ультразвука, на сеянцы белокочанной капусты (Brassica Oleracea L. Var. Capitata L.), выращенные в контролируемых условиях. Sustainability 2020, 12, 1871.
• Ranjbari, A. & Kashaninejad, Mahdi; Aalami, Mehran; Khomeiri, Morteza; Gharekhani, Mehdi (2013): Влияние предварительной ультразвуковой обработки на характеристики поглощения воды нутом (Cicer arietinum). Latin American applied research 43, 2013. 153–159.
• Nazari M.; Eteghadipour M. (2017): Воздействие ультразвуковых волн на семена: краткий обзор. Agri Res & Tech, том 6, выпуск 3 – April 2017.